Zamonamizning asosiy ilmiy muammolaridan biri birinchi foydali kvant kompyuterini yaratish poygasi bo'ldi. Unda minglab fiziklar va muhandislar ishtirok etadi. IBM, Google, Alibaba, Microsoft va Intel o'z kontseptsiyalarini ishlab chiqmoqda. Kuchli hisoblash qurilmasi bizning dunyomizni qanday o'zgartiradi va nima uchun bu juda muhim?
Bir lahza tasavvur qiling: to'liq kvant kompyuteri yaratildi. Bu bizning hayotimizning tanish va tabiiy elementiga aylandi. Klassik hisob-kitoblar haqida endi faqat maktabda, tarix darslarida gapiriladi. Sovuq yerto'lalarda bir joyda, sun'iy aqlli robotlarni quvvatlantirish uchun qubitlarda kuchli mashinalar ishlaydi. Ular barcha xavfli va oddiygina monoton vazifalarni bajaradilar. Park bo'ylab sayr qilib, atrofga qaraysiz va har xil robotlarni ko'rasiz. Insonsimon mavjudotlar itlar bilan yurishadi, muzqaymoq sotadi, elektr simlarini ta'mirlaydi va atrofni supuradi. Ba'zi modellar uy hayvonlarini almashtiradi.
Biz koinotning barcha sirlarini ochish va o'zimizga qarash imkoniyatiga ega bo'ldik. Tibbiyot yangi bosqichga ko'tarildi - har hafta innovatsion dorilar ishlab chiqilmoqda. Biz gaz va neft kabi kam manbalar qayerda joylashganligini prognoz qilishimiz va aniqlashimiz mumkin. Global isish muammosi hal qilindi, energiya tejash usullari optimallashtirildi, shaharlarda tirbandlik yo‘q. Kvant kompyuteri nafaqat barcha robotlashtirilgan avtomobillarni boshqaradi, balki erkin harakatlanishini ham ta’minlaydi: u yo‘llardagi vaziyatni kuzatib boradi, marshrutlarni to‘g‘rilaydi va kerak bo‘lganda boshqaruvni haydovchilardan oladi. Kvant yoshi shunday ko'rinishi mumkin.
Oltinning kvant hujumi
Ilova istiqbollari ajoyib, shuning uchun kvant ishlanmalariga investitsiyalar har yili o'sib bormoqda. 81,6 yilda global kvant hisoblash bozori 2018 million dollarga baholandi. Market.us ekspertlari 2026 yilga borib u 381,6 million dollarga yetishini taxmin qilmoqda. Ya'ni, 21,26 yildan 2019 yilgacha yiliga o'rtacha 2026 foizga oshadi.
Ushbu o'sish xavfsizlik dasturlarida kvant kriptografiyasidan tobora ko'proq foydalanish va kvant hisoblash bozorining manfaatdor tomonlarining investitsiyalari bilan ta'minlangan. Nature ilmiy jurnali tahliliga ko'ra, joriy yil boshiga kelib, xususiy investorlar dunyo bo'ylab kamida 52 kvant texnologiya kompaniyasini moliyalashtirgan. IBM, Google, Alibaba, Microsoft, Intel va D-Wave Systems kabi yirik o'yinchilar amalda qo'llaniladigan kvant kompyuterini yaratish uchun kurashmoqda.
Ha, agar har yili ushbu sohaga oqib tushayotgan pullar kichik xarajatlarni bildirsa (2018 yildagi AI investitsiyalari 9,3 milliard dollarga nisbatan). Ammo bu raqamlar hali ishlash ko'rsatkichlari bilan maqtana olmaydigan yetilmagan sanoat uchun ahamiyatli.
Kvant masalalarini yechish
Bugungi kunda texnologiya hali ham boshlang'ich bosqichida ekanligini tushunishingiz kerak. Faqat kvant mashinalari va yagona eksperimental tizimlarning prototiplarini yaratish mumkin edi. Ular past murakkablikdagi sobit algoritmlarni bajarishga qodir. Birinchi 2 kubitli kompyuter 1998 yilda yaratilgan bo'lib, qurilmalarni "kvant ustunligi" deb ataladigan darajaga etkazish uchun insoniyatga 21 yil kerak bo'ldi. Bu atama Kaltech professori Jon Preskill tomonidan kiritilgan. Va bu kvant qurilmalarining muammolarni eng kuchli klassik kompyuterlarga qaraganda tezroq hal qilish qobiliyatini anglatadi.
Bu sohada yutuq Kaliforniyaning Google kompaniyasi tomonidan amalga oshirildi. 2019-yil sentabr oyida korporatsiya o‘zining 53 kubitli Sycamore qurilmasi eng zamonaviy superkompyuterni 200 10 yil davomida bajarishi mumkin bo‘lgan hisob-kitobni 000 soniyada yakunlaganini e’lon qildi. Bu bayonot ko‘plab bahs-munozaralarga sabab bo‘ldi. IBM bunday hisob-kitoblarga qat'iyan rozi bo'lmadi. Kompaniya o‘z blogida Summit superkompyuteri bu vazifani 2,5 kun ichida uddalashini yozgan. Va kerak bo'lgan hamma narsa diskni saqlash hajmini oshirishdir. Garchi aslida farq unchalik katta bo'lmasa-da, Google birinchi bo'lib "kvant ustunligiga" erishdi. Va bu kompyuter tadqiqotlaridagi muhim bosqichdir. Lekin boshqa hech narsa. Sycamorening jasorati faqat namoyish qilish uchun. Uning amaliy qo'llanilishi yo'q va haqiqiy muammolarni hal qilish uchun foydasiz.
Asosiy muammo - bu apparat. An'anaviy hisoblash bitlari 0 yoki 1 qiymatiga ega bo'lsa-da, g'alati kvant olamida kubitlar bir vaqtning o'zida ikkala holatda ham bo'lishi mumkin. Bu xususiyat superpozitsiya deb ataladi. Qubitlar aylanuvchi tepaga o'xshaydi: ular soat yo'nalishi bo'yicha ham, soat sohasi farqli ravishda ham aylanadi, yuqoriga va pastga harakatlanadi. Agar siz buni chalkash deb bilsangiz, unda siz ajoyib kompaniyadasiz. Bir marta Richard Feynman shunday degan edi: "Agar siz kvant mexanikasini tushunaman deb o'ylasangiz, uni tushunmaysiz." Kvant mexanikasi uchun Nobel mukofotini olgan odamning jasur so'zlari.
Shunday qilib, qubitlar juda beqaror va tashqi ta'sirlarga duchor bo'ladi. Laboratoriya oynalari ostidan o'tayotgan mashina, sovutish tizimining ichki shovqini, uchib ketayotgan kosmik zarracha - har qanday tasodifiy shovqin, har qanday o'zaro ta'sir ularning sinxronligini buzadi va ular dekoreyalanadi. Bu hisoblash uchun zararli.
Kvant hisoblashni rivojlantirish uchun asosiy savol shundaki, ko'plab o'rganilgan qurilmalardan qaysi apparat echimi kubitlarning barqarorligini ta'minlaydi. Kim muvofiqlik muammosini hal qilsa va kvant kompyuterlarini GPU kabi keng tarqalgan qilsa, u Nobel mukofotini qo'lga kiritadi va dunyodagi eng boy odamga aylanadi.
Tijoriylashtirishga yo'l
2011 yilda Kanada kompaniyasi D-Wave Systems Inc. birinchi bo'lib kvant kompyuterlarini sotdi, garchi ularning foydaliligi ma'lum matematik muammolar bilan cheklangan. Kelgusi oylarda esa millionlab ishlab chiquvchilar bulut orqali kvant protsessorlaridan foydalanishni boshlashlari mumkin — IBM o‘zining 53 kubitli qurilmasiga kirishni ta’minlashga va’da bermoqda. Hozirgacha 20 ta kompaniya Q Network deb nomlangan dastur doirasida ushbu imtiyozga ega bo'ldi. Ular orasida uskunalar ishlab chiqaruvchi Samsung Electronics, avtomobil ishlab chiqaruvchilari Honda Motor va Daimler, kimyo kompaniyalari JSR va Nagase, banklar JPMorgan Chase & Co. va Barclays.
Bugungi kunda kvant hisoblash bilan tajriba o'tkazayotgan aksariyat kompaniyalar uni kelajakning ajralmas qismi sifatida ko'rishadi. Endi ularning asosiy vazifasi kvant hisoblashda nima ishlayotganini va nima ishlamasligini aniqlashdir. Va texnologiya tayyor bo'lganda biznesga birinchi bo'lib joriy etishga tayyor bo'ling.
Transport tashkilotlari. Volkswagen D-Wave bilan birgalikda kvant ilovasini - harakatni boshqarish tizimini ishlab chiqmoqda. Yangi dastur yirik shaharlardagi jamoat transporti tashkilotlari va taksi kompaniyalariga o‘z parklaridan samarali foydalanish va yo‘lovchilarning kutish vaqtini minimallashtirish imkonini beradi.
Energetika sektori. ExxonMobil va IBM energetika sohasida kvant hisoblashlardan foydalanishni rag'batlantirmoqda. Ular bir qator yangi energetika texnologiyalarini ishlab chiqish, energiya samaradorligini oshirish va issiqxona gazlari chiqindilarini kamaytirishga qaratilgan. Energetika sektori duch keladigan muammolarning ko'lami va murakkabligi bugungi an'anaviy kompyuterlar doirasidan tashqarida va kvant kompyuterlarida sinovdan o'tkazish uchun juda mos keladi.
Farmatsevtika kompaniyalari. Accenture Labs kvant dasturiy ta'minot kompaniyasi 1QBit bilan hamkorlik qiladi. Atigi 2 oy ichida ular tadqiqotdan kontseptsiyani isbotlashga o'tishdi - atom darajasidagi murakkab molekulyar o'zaro ta'sirlarni modellashtirish uchun dastur yordamida. Kvant hisoblashning kuchi tufayli endi kattaroq molekulalarni tahlil qilish mumkin. Bu jamiyatga nima beradi? Eng kam yon ta'sirga ega innovatsion dorilar.
Moliyaviy sektor. Kvant nazariyasi tamoyillariga asoslangan texnologiyalar banklarning qiziqishini tobora ortib bormoqda. Ular tranzaktsiyalar, savdolar va boshqa turdagi ma'lumotlarni iloji boricha tezroq qayta ishlashdan manfaatdor. Barclays va JP Morgan Chase (IBM bilan), shuningdek, NatWest (Fujitsu bilan) allaqachon maxsus dasturiy ta'minotni ishlab chiqish bo'yicha o'z tajribalarini o'tkazmoqda.
Bunday yirik korporatsiyalar tomonidan qabul qilinishi va tashabbuskor kvant kashshoflarining paydo bo'lishi kvantning tijorat hayotiyligi haqida gapiradi. Kvant hisoblashlari energiya samaradorligini oshirishdan tortib, avtomobil yo‘nalishlarini optimallashtirishgacha bo‘lgan real muammolarga nisbatan qo‘llanilishini allaqachon ko‘ryapmiz. Va eng muhimi, texnologiya rivojlanishi bilan uning qiymati oshadi.
Manba: www.habr.com